97 этюдов для архитекторов программных систем - Нил Форд

Ваша прямая обязанность — избавиться от повторений. Возможно, для этого вам придется освоить новую инфраструктуру, создать более совершенные абстракции, обратиться к специалистам для создания аспектной инфраструктуры или написать несколько небольших генераторов кода. И все же повторения никуда не исчезнут, пока кто-то специально не позаботится об этом.

И этот кто-то — вы.

Биография автора приведена ранее.

Добро пожаловать в реальный мир

Грегор Хоп

Технари любят точность — особенно программисты, живущие в мире нулей и единиц. Они привыкли работать с двоичными решениями: один/ноль, истина/ложь, да/нет. Всё четко и последовательно, от неожиданностей защищают ограничения внешних ключей, атомарные транзакции и контрольные суммы.

К сожалению, реальный мир не столь упорядочен. Клиенты оформляют заказы, а через секунду отменяют их. Чеки отклоняются, письма теряются, платежи задерживаются, а обещания нарушаются. Ошибки ввода данных происходят чаще, чем нам хотелось бы. Пользователи предпочитают «плоские» («shallow») интерфейсы, которые предоставляют одновременный доступ ко многим функциям, а не длинный и узкий коридор «процесса» ввода данных, который проще реализуется и кажется многим разработчикам более «логичным». Ходом выполнения программы управляет уже не стек вызовов, а пользователь.

Распределенные системы только усугубляют положение, потому что в игру вступает уйма новых несогласованностей. Службы бывают недоступны, изменяются без предварительного уведомления и не предоставляют транзакционных гарантий. При выполнении приложения на тысячах компьютеров вопрос уже не в том, произойдет ли сбой, а в том, когда он произойдет. Такие системы обладают слабой связанностью (loosely coupled), асинхронностью и параллелизмом и не соответствуют традиционной транзакционной семантике… Не желаете принять синюю таблетку?!

Дивный новый мир компьютерных технологий трещит по швам — так что же нам делать? Как это часто бывает, осознание проблемы становится первым важным шагом к ее решению.

Распрощайтесь со старой доброй детерминированной архитектурой стека вызовов, в которой вы сами определяли, что, когда и в каком порядке происходит. Вместо этого будьте готовы реагировать на события в любое время и в любом порядке, восстанавливая состояние системы по мере необходимости. Выдавайте асинхронные запросы параллельно вместо последовательного вызова методов. Чтобы избежать полного хаоса, моделируйте свое приложение, используя управляемые событиями цепочки процессов или модели состояний. Нейтрализуйте ошибки посредством коррекции, повторных попыток или тестовых операций.

Звучит слишком устрашающе? Вы на такое не рассчитывали? К счастью, в реальном мире с похожими проблемами имеют дело уже давно: задержки писем, нарушенные обещания, перепутанные сообщения, платежи не на те счета — примеров не счесть. Соответственно люди вынуждены посылать письма заново, списывать некорректные заказы и игнорировать напоминания об уже произведенных платежах. Не вините реальный мир в своих проблемах — лучше используйте его, чтобы подсмотреть решения. В конце концов, Starbucks тоже не использует протокол двухфазной фиксации.[29] Добро пожаловать в реальный мир!

Грегор Хоп (Gregor Hohpe) — архитектор ПО в компании Google, Inc. Грегор является общепризнанным экспертом в области асинхронных архитектур для систем обмена сообщениями и сервис-ориентированных архитектур. Он является соавтором книги «Enterprise Integration Patterns»[30] (Addison-Wesley Professional), регулярно выступает на технических конференциях по всему миру.

Не контролируйте — наблюдайте

Грегор Хоп

Современные системы являются распределенными и слабо связанными (loosely coupled). Построение слабо связанных систем создает немало хлопот, так почему же мы идем на это? Потому что хотим, чтобы наши системы были гибкими и не разваливались при малейших изменениях. Это критическое свойство в современных средах, где мы контролируем лишь небольшую часть своего приложения, а все остальное существует в виде распределенных служб или пакетов, находящихся под контролем других отделов или внешних производителей.

Итак, стремление создать систему гибкую и способную развиваться со временем — дело хорошее. Но это означает также, что наша система будет постепенно изменяться. Другими словами, «сегодня система уже не та, какой была вчера». К сожалению, это заметно усложняет документирование системы. Все знают, что документация устаревает в момент печати, но в постоянно изменяющейся системе дела могут обстоять еще хуже. Более того, построение гибкой системы обычно усложняет архитектуру, и получить пресловутую «общую картину» становится еще труднее. Например, если все компоненты системы обмениваются информацией по логическим, настраиваемым каналам, то, чтобы получить представление о происходящем, необходимо взглянуть на конфигурацию каналов. Отправка сообщений в логическое пойди-туда-не-знаю-куда вряд ли приведет к ошибке компиляции, но наверняка огорчит пользователя, действие которого было запаковано в это сообщение.

Архитектор, помешанный на тотальном контроле, — фигура из прошлого; решения, которые он создает, являются сильно связанными и хрупкими. С другой стороны, полная и неограниченная свобода приложения — верный путь к хаосу. Ослабление контроля необходимо дополнить другими механизмами, чтобы «полет по приборам» не происходил без самих приборов. Но какие приборы есть в нашем распоряжении? Вообще-то их более чем достаточно. Современные языки программирования поддерживают рефлексию (reflection), и почти все платформы предоставляют динамические метрики времени выполнения. По мере того как система становится более настраиваемой, ее текущая конфигурация сама становится отличным источником информации. Так как разобраться в слишком большом объеме низкоуровневых данных довольно трудно, создайте на их основе модель. Например, когда станет ясно, какие компоненты отправляют сообщения по тем или иным логическим каналам и какие компоненты ожидают поступления сообщений по этим каналам, вы сможете построить граф передачи данных между компонентами. Эту процедуру можно производить каждые несколько минут или часов, создавая точную и оперативную картину системы в ходе ее развития. Считайте это своего рода «MDA наоборот»:[31] вместо модели, управляющей архитектурой, вы строите гибкую архитектуру и формируете модель на основании текущего состояния системы.

Во многих случаях модель можно легко визуализировать, построив действительно «общую картину». Однако боритесь с соблазном заполнить квадратиками и линиями полотно 3x5 метров в стремлении изобразить все классы вашей системы. Такая картина сойдет за произведение современного искусства, но ее не назовешь полезной программной моделью. Вместо этого лучше использовать «вид с высоты 300 метров», как рекомендует Эрик Дорненбург, — тот уровень абстракции, который содержит действительно полезную информацию. Вдобавок вы сможете проследить за тем, чтобы в модели не было нарушений простейших правил корректности — циклических ссылок в графе зависимостей или отправки сообщений по непрослушиваемым логическим каналам.

Ослабление контроля пугает, особенно когда речь идет об архитектуре системы. Но в сочетании с тщательным наблюдением, построением моделей и проверкой корректности оно, вероятно, является единственным разумным подходом к построению архитектуры программного обеспечения в XXI веке.

Биография автора приведена ранее.